DE10120618A1 - Drehsteller - Google Patents
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Abstract
Ein Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle 24 und mit einer aktivierbaren mechanischen Anschlageinrichtung 23 zum Erzeugen eines Anschlages zur Begrenzung der Drehbewegung der Stellwelle 24 in der einen oder der anderen Drehrichtung sowie mit einer Winkeldetektionseinrichtung zur Detektion einer Drehbewegung der Stellwelle 24 ist entweder dadurch bestimmt, DOLLAR A daß zum Begrenzen der Drehbewegung der Stellwelle 24 in einer Drehrichtung die aktivierte Anschlageinrichtung 23 dergestalt auf die Stellwelle 24 einwirkend ausgebildet ist, daß die Stellwelle 24 in ihrer durch die Anschlageinrichtung 23 zu blockierenden Drehrichtung an einer weiteren Drehbewegung durch einen Anschlag einer mechanisch auf die Stellwelle wirkenden Anschlaganordnung behindert und in der Drehbewegung der Stellwelle 24 in der dem Anschlag entgegengesetzt wirkenden Drehrichtung mit Spiel in der Anschlaganordnung gehalten ist, wobei das durch die Anschlaganordnung bereitgestellte Spiel so bemessen ist, daß eine Bewegung der Stellwelle 24 in der dem gesetzten Anschlag entgegengesetzt wirkenden Drehrichtung von der Winkeldetektionseinrichtung erfaßbar ist, oder daß die Anschlageinrichtung zwei einzelne und unabhängig voneinander ansteuerbare, mechanisch auf die Stellwelle wirkende Anschlagvorrichtungen umfaßt, von denen eine zum Bereitstellen eines Anschlages zum Begrenzen einer Drehbewegung der Stellwelle nach rechts und eine weitere Anschlagvorrichtung zum Begrenzen einer Drehbewegung der ...
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stell
welle und mit einer aktivierbaren mechanischen Anschlageinrichtung zum
Erzeugen eines Anschlages zur Begrenzung der Drehbewegung der
Stellwelle in der einen oder der anderen Drehrichtung sowie mit einer
Winkeldetektionseinrichtung zur Detektion einer Drehbewegung der Stell
welle.
Drehsteller werden beispielsweise bei Dateneingabegeräten eingesetzt,
bei denen durch Drehen des Drehstellers und gegebenenfalls durch Drüc
ken oder Verschwenken desselben etwa eine Cursorsteuerung in unter
schiedlichen Menüebenen durchgeführt werden kann. Beispielsweise
kann ein solcher Drehsteller Teil eines sogenannten Joysticks sein. Ein
solcher Drehsteller ist bekannt aus der DE 197 12 049 A1. Bei diesem
vorbekannten Drehsteller ist getrieblich mit der Stellwelle eine Einrichtung
zum Erzeugen einer Haptik gekoppelt. Bei dieser Einrichtung handelt es
sich um einen Elektromotor, der entsprechend beaufschlagt ein der Dreh
wegung entgegengesetztes Drehmoment auf die Stellwelle ausübt. In Ab
hängigkeit von der Ansteuerung bzw. Aktivierung des Elektromotors so
wohl hinsichtlich der den Elektromotor beaufschlagenden Stromstärke als
auch in Abhängigkeit von der aktuellen Drehwinkelstellung der Stellwelle
können unterschiedliche Haptiken bereitgestellt werden. Zum Feststellen
der aktuellen Drehwinkelstellung ist dem Drehsteller eine Winkeldetektionseinrichtung
zugeordnet. Der Drehsteller kann auch ohne eine Ansteue
rung des Elektromotors und somit ohne eine die Drehbewegung prägende
Haptik betrieben werden. Es ist daher möglich, daß ein und derselbe
Drehsteller sowohl ohne als auch mit einer vorbestimmten Haptik oder
auch mit unterschiedlichen Haptiken in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Modus des Drehstellers betrieben wird. Dies ist vorteilhaft gegenüber sol
chen Drehstellern, die zum Erzeugen einer Haptik beim Drehen der
Handhabe eine Haptikerzeugungseinrichtung nach Art einer mechani
schen Rastung mit einer Rastkurve und zumindest einem in die Rastkurve
eingreifenden Rastelement aufweisen. Bei diesen mechanischen Hapti
kerzeugungseinrichtungen ist ein Zu- bzw. Abschalten der Haptik und ins
besondere auch ein Umschalten der Haptik nicht möglich.
Durch den aus diesem Dokument bekannten Drehsteller läßt sich eben
falls durch entsprechende Bestromung des Elektromotors ein Endan
schlag simulieren. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung jedoch, daß die
Simulation eines Endanschlages bei diesem Drehsteller nicht nur einen
hohen Stromverbrauch zur Folge hat, sondern daß die durch den Elek
tromotor bereitgestellte, den Endanschlag simulierende Gegenkraft auch
überwunden werden kann. Die Bereitstellung eines für einen Benutzer
nicht ohne weiteres überwindbaren Endanschlages bedarf einer zumin
dest im Automotiv-Bereich nicht vertretbaren Bereitstellung entsprechend
konzipierter elektrischer/elektronischer Komponenten. Überdies steht bei
spielsweise in einem Kraftfahrzeug mitunter nicht der dazu benötigte
Strom immer zur Verfügung.
Aus DE 196 46 226 A1 ist ein weiterer Drehsteller bekannt, der eine zu-
und abschaltbare Anschlageinrichtung aufweist. Drehfest mit der Stell
welle verbunden ist ein mit Taschen versehenes Rad, in das die Kugel
einer Rasteinrichtung eingreift, so daß ein Drehen des Rades rastend er
folgt. Auf die Kugel wirkt eine Druckfeder, auf die wiederum ein Elektro
magnet einwirkend angeordnet ist, mit dem die auf die Kugel wirkende
Federvorspannung einstellbar ist. Der Elektromagnet selbst stützt sich an
einem gegenüber der Stellwelle ortsfesten Widerlager ab. Dieses Wider
lager ist radial zur Stellwelle angeordnet. Diese Anschlageinrichtung kann
so eingestellt werden, daß durch den Elektromagneten die Feder auf
Block gebracht ist und somit die Kugel in eine Tasche des der Stellwelle
zugeordneten Rades riegelartig eingreift und eine Drehbewegung blockiert.
Die Kugel ist dann paßgenau in einer solchen Tasche aufgenom
men.
Bei dieser mechanisch auf die Stellwelle einwirkenden Anschlageinrich
tung wird als nachteilig empfunden, daß ein Anschlag immer nur in denje
nigen Stellungen des Rades mit seinen Taschen zur Kugel gesetzt wer
den kann, in der diese in eine Tasche des Rades eingreifen kann. In Zwi
schenstellungen ist daher ein Anschlag nicht realisierbar. Um die die
Drehbewegung der Stellwelle behindernde zugeschaltete Anschlagein
richtung wieder abzuschalten, um die Stellwelle erneut drehen und somit
betätigen zu können, muß zuvor durch eine zusätzliche Betätigung der
Elektromagnet stromlos oder mit einem geringeren Strom bestromt ge
schaltet werden, damit die Stellwelle rastend weitergedreht werden kann.
Die Vornahme eines solchen zusätzlichen und aktiv auszuführenden Be
dienungsschrittes ist unzweckmäßig.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung
daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten gattungsgemä
ßen Drehsteller dergestalt weiter zu bilden, daß bei diesem bei einem
Drehsteller in quasi beliebigen Drehwinkelpositionen der Stellwelle ein
Anschlag zur Begrenzung einer Drehrichtung gesetzt werden kann, der
nicht ohne weiteres überwunden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen dadurch gelöst, daß die
Anschlageinrichtung zwei einzelne und unabhängig voneinander ansteu
erbare, mechanisch auf die Stellwelle wirkende Anschlagvorrichtungen
umfaßt, von denen eine zum Bereitstellen eines Anschlages zum Begren
zen einer Drehbewegung der Stellwelle nach rechts und eine weitere An
schlagvorrichtung zum Begrenzen einer Drehbewegung der Stellwelle
nach links vorgesehen sind.
Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
zum Begrenzen der Drehbewegung der Stellwelle in einer Drehrichtung
die aktivierte Anschlageinrichtung dergestalt auf die Stellwelle einwirkend
ausgebildet ist, daß die Stellwelle in ihrer durch die Anschlaganordnung
zu blockierenden Drehrichtung an einer weiteren Drehbewegung durch
einen Anschlag einer mechanisch auf die Stellwelle wirkenden An
schlageinrichtung behindert und in der Drehbewegung der Stellwelle in
der dem Anschlag entgegengesetzt wirkenden Drehrichtung mit Spiel in
der Anschlaganordnung gehalten ist, wobei das durch die Anschlaganor
dung bereitgestellte Spiel so bemessen ist, daß eine Bewegung der Stell
welle in der dem gesetzten Anschlag entgegengesetzt wirkenden Dreh
richtung von der Winkeldetektioneinrichtung erfaßbar ist.
Bei dem Drehsteller gemäß dem ersten Lösungsvorschlag umfaßt die An
schlageinrichtung zwei einzelne und unabhängig voneinander ansteuerba
re Anschlagvorrichtungen, die jeweils zur Bereitstellung bzw. Erzeugung
eines Anschlages zum Begrenzen der Drehbewegung der Stellwelle in
jeweils einer Richtung mechanisch auf die Stellwelle einwirkend angeord
net sind. Durch diese Maßnahme erfolgt eine Aktivierung der Anschlagein
richtung bzw. ihrer Zuschaltung lediglich mit Wirkung für diejenige Dreh
richtung, für die bei der aktuellen Benutzung des Drehstellers ein An
schlag benötigt ist. In der der aktuellen Drehrichtung entgegengesetzten
Drehrichtung der Stellwelle wirkt eine solche Anschlagvorrichtung dage
gen nicht, so daß die Stellwelle ohne weiteres in der dem Anschlag ent
gegengesetzt wirkenden Drehrichtung betätigbar ist. Eine Bewegung der
Stellwelle ist in der von der zugeschalteten Anschlagvorrichtung gerichte
ten Drehrichtung weg daher nicht behindert und durch die Winkeldetekti
onseinrichtung erfaßbar. Bei Erfassen einer solchen von dem gesetzten
Anschlag weg gerichteten Drehbewegung der Stellwelle kann die zu
nächst aktivierte Anschlagvorrichtung wieder abgeschaltet werden, so daß
anschließend die Stellwelle auch wieder in die andere, ursprünglich be
grenzte Drehrichtung bewegt werden kann. Die beiden Anschlagvorrich
tungen zum Begrenzen der rechten bzw. linken Drehbewegung der Stell
welle sind mechanisch auf die Stellwelle einwirkend ausgestaltet. Beim
Gegenstand dieses Drehstellers bedarf es daher im Gegensatz zum vor
bekannten Stand der Technik nicht eines zusätzlichen Betätigungsschrit
tes, um die zugeschaltete Anschlageinrichtung wieder zu lösen, sondern
es genügt die übliche Betätigung der Stellwelle in der von dem Anschlag
weg gerichteten Bewegungsrichtung, um den Anschlag zu lösen.
Gemäß dem weiteren Lösungsvorschlag ist zum Begrenzen der Drehbe
wegung der Stellwelle eine einzige Anschlageinrichtung vorgesehen, mit
der eine Blockierung einer Drehbewegung der Stellwelle in beide Richtun
gen erfolgt. Die Stellwelle ist durch die Anschlageinrichtung jedoch mit
Spiel in der von dem drehrichtungsbegrenzenden Anschlag einer mechanisch
auf die Stellwelle wirkenden Anschlaganordnung weg weisenden
Richtung durch die Anschlageinrichtung behindert. Dabei ist das vorgese
hene Spiel in dieser Richtung so bemessen, daß eine Drehbewegung der
Stellwelle oder Handhabe in der von dem wirksamen Anschlag weg ge
richteten Richtung zumindest in einem solchen Maße möglich ist, daß die
se Drehbewegung durch die Winkeldetektionseinrichtung erfaßbar ist.
Folglich ist auch beim Gegenstand dieses Drehstellers eine Aufhebung
der Anschlagwirkung in einer Drehrichtung allein durch eine von dem An
schlag weg gerichtete Drehbewegung des Drehstellers möglich. Entspre
chend umgekehrt wird die andere Drehrichtung der Stellwelle durch die
Anschlageinrichtung blockiert.
Beide vorgestellten Drehsteller können bezüglich ihrer Anschlageinrich
tung bzw. Einrichtungen dergestalt ausgebildet sein, daß diese einen die
Stellwelle konzentrisch umgebenden und an die Drehbewegung der Stell
welle gekoppelten Ringkörper umfassen. Ferner ist einer solchen An
schlageinrichtung eine gegenüber einer Drehbewegung des Ringkörpers
ortsfest angeordnete Aktiviereinrichtung zugeordnet, über die eine Aktivie
rung der Anschlageinrichtung zum Blockieren bzw. Behindern der Dreh
bewegung des Ringkörpers vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine sol
che Aktiviereinrichtung ein den Ringkörper konzentrisch umgebender of
fener Ring nach Art einer Schelle sein, dessen freie Enden über die Akti
viereinrichtung miteinander verbunden sind. Dieser schellenartige Ring ist
nach einer Aktivierung der Aktiviereinrichtung drehfest mit dem die Stell
welle umgebenden Ringkörper verbunden - reibschlüssig oder form
schlüssig. Als Aktiviereinrichtung kann beispielsweise ein Elektromagnet
oder ein mit einer Heizeinrichtung beheizbares Memory-Metall eingesetzt
sein.
Als Anschlaganordnung kann im Falle des Drehstellers gemäß dem
zweiten Lösungsvorschlag ein Anschlagglied dienen, welches der Stell
welle oder dem Ringkörper zugeordnet ist. Dem jeweils anderen Element -
Ringkörper bzw. Stellwelle - ist eine zu dem jeweils anderen Element -
Stellwelle bzw. Ringkörper - hin offene Tasche zugeordnet, in die das An
schlagglied eingreift. Die rechten und linken Begrenzungen einer solchen
Tasche bilden dann die Anschläge für das Anschlagglied. Das notwendige
Spiel in der Anschlaganordnung wird durch einen entsprechenden Frei
raum zwischen dem Anschlagglied und seinen seitlichen Begrenzungen
geschaffen. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Anschlagglied im we
sentlichen zentriert in einer solchen Anschlaganordnung zumindest bei
einer Nichtbetätigung der Handhabe anzuordnen. Realisiert kann dies
beispielsweise dadurch sein, daß zwischen den rechten und linken Be
grenzungen einer solchen Tasche und dem Anschlagglied sich an dem
Anschlagglied abstützende Federelemente angeordnet sind.
In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung eines solchen Dreh
stellers weist dieser nicht nur eine Anschlageinrichtung auf, sondern
ebenfalls eine zu- und abschaltbare Einrichtung zum Erzeugen einer Hap
tik beim Drehen der Handhabe. Diese Haptikerzeugungseinrichtung ist
zweckmäßigerweise nach Art einer mechanischen Rastung ausgebildet,
wodurch eine präzise vorbestimmte Haptik beim Drehen der Stellwelle
bereitgestellt ist. Dieser Drehsteller umfaßt ferner eine Aktiviereinrichtung,
zweckmäßigerweise elektromagnetisch betätigbar, die auf zumindest ei
nes der beiden zur Erzeugung der Haptik mechanisch zusammenwirken
den Elemente - Rastkurve bzw. Rastelement - wirkt. Mit einer Betätigung
bzw. Ansteuerung der Aktiviereinrichtung ist das Zusammenwirken zwi
schen Rastkurve und dem zumindest einen Rastelement zu- bzw. ab
schaltbar. Die Aktiviereinrichtung kann ausgelegt sein, um beispielsweise
auf das zumindest eine Rastelement einzuwirken und dieses je nach
Auslegung der Aktiviereinrichtung bei ihrer Aktivierung in die Rastkurve
eingreifen oder von der Rastkurve abgehoben zu lassen. In entsprechen
der Weise kann die Aktiviereinrichtung auch auf die Rastkurve bzw. den
die Rastkurve tragenden Körper wirkend angeordnet sein. Bei dieser Aus
gestaltung greift das zumindest eine Rastelement unter Federvorspan
nung stehend in die Rastkurve ein. Die Rastkurve ist zweckmäßigerweise
einem Ringkörper zugeordnet, der konzentrisch die Stellwelle umgibt. Oh
ne eine Betätigung der Aktiviereinrichtung wird bei einem Drehen der
Stellwelle die Rastkurve entsprechend der Drehbewegung infolge des in
die Rastkurve eingreifenden Rastelementes mitbewegt, so daß in diesem
Modus des Drehstellers keine Haptik spürbar ist. Erst beim Ansteuern der
Aktiviereinrichtung wird der die Rastkurve tragende Körper gegenüber
einer Drehbewegung der Stellwelle festgelegt, so daß anschließend beim
Drehen der Stellwelle das zumindest eine Rastelement über die Rastkurve
zum Erzeugen der gewünschten Haptik geführt wird. Eine solche Ausge
staltung hat den Vorteil, daß beim Umschalten von einer Haptik auf eine
weitere Haptik unerwünschte Stellwellenbewegungen resultierend aus
einem gegebenenfalls nicht in eine Vertiefung exakt eingreifenden Raste
lement vermieden sind. Derartige, haptikbedingte Bewegungen der Stell
welle sind in manchen Anwendungen unerwünscht.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Eine dreidimensionale Darstellung eines Drehstellers nach
Art einer Explosionsdarstellung,
Fig. 2 Den Drehsteller der Fig. 1 in seinem montierten Zustand in
einer dreidimensionalen Ansicht mit Blickrichtung auf eine
Haptikerzeugungseinrichtung,
Fig. 3 Einen Längsschnitt durch den Drehsteller der Fig. 2 einge
setzt in einen Joystick,
Fig. 4 Einen schematisierten Querschnitt durch einen weiteren
Drehsteller mit einer Anschlageinrichtung mit nicht aktivierter
Anschlageinrichtung und
Fig. 5 Den Drehsteller der Fig. 4 mit aktivierter Anschlageinrich
tung.
Ein Drehsteller 1 umfaßt eine drehbar gelagerte Stellwelle 2, an deren
bedienseitigem Ende als Handhabe ein Drehknopf 3 angebracht ist. Die
Stellwelle 2 durchgreift eine Blende 4, so daß die unterhalb des Dreh
knopfes 3 befindlichen Stellwellenabschnitte durch die Blende 4 bedeckt
sind. Der Drehsteller 1 umfaßt ferner eine Haptikerzeugungseinrichtung 5,
zu der bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel zwei
Rastkurvenringe 6, 7, ein mit der Stellwelle 2 verbundener Bremsflansch 8
sowie um 90° versetzt zueinander angeordnete Rasthülsenbaugruppen 9,
10 gehören, die jeweils aus zwei einander gegenüberliegenden und durch
eine Druckfeder 11 sich gegenseitig abstützenden Rastbolzen 12, 12' be
stehen. Die Rastbolzen 12, 12' sind zusammen mit der Druckfeder 11 in
jeweils einer hülsenartigen Aufnahme 13 der Stellwelle 2 angeordnet. Die
Rastkurvenringe 6, 7 sind schwimmend zur Drehbewegung der Stellwelle
2 gelagert. Die Haptikerzeugungseinrichtung 5 umfaßt ferner drei in einer
Spannglocke 14 zusammengefaßte Aktiviereinrichtungen 15, 16, 17. Die
Aktiviereinrichtungen 15, 16, 17 sind aufgebaut nach Art eines Spannrin
ges und elektromagnetisch betätigbar. Eine Aktiviereinrichtung umfaßt
somit einen Spannring 18 - an der Aktiviereinrichtung 15 dargestellt - so
wie einen Elektromagneten 19 zum Betätigen des Spannringes 18. Bei
einer Betätigung des Elektromagneten 19 ist ein Spannen des Spannrin
ges 18 herbeiführbar. Die übrigen Aktiviereinrichtungen 16, 17 sind ent
sprechend aufgebaut. Die Aktiviereinrichtungen 15, 16 umgeben mit ihren
Spannringen 18 den Rastkurvenring 6 bzw. 7. Dabei ist vorgesehen, daß
der Innendurchmesser der Spannringe 18 geringfügig größer als der Au
ßendurchmesser der Rastkurvenringe 6, 7 ist. Eine Betätigung des Elek
tromagneten 19 einer Aktiviereinrichtung 15, 16 führt zu einer Festlegung
des jeweiligen Rastkurvenringes 6 bzw. 7, da dieser in dem Spannring 18
reibschlüssig gehalten ist. Die Spannglocke 14 ist mit ihren Aktivierein
richtungen 15, 16, 17 bezüglich einer Drehbewegung der Stellwelle 2
ortsfest angeordnet.
Die Aktiviereinrichtung 17 wirkt mit dem Bremsflansch 8 in entsprechender
Art und Weise zusammen, so daß durch eine Betätigung des Elektroma
gneten dieser Aktiviereinrichtung 17 eine Erhöhung des notwendigen
Drehmomentes zum Ausüben einer Drehbewegung der Stellwelle 2 oder
auch zum Verhindern und Blockieren einer Drehbewegung eingesetzt
werden kann. Letzteres ist später näher erläutert.
Im montierten Zustand des Drehstellers 1 greifen die beiden Rastbolzen
12, 12' jeweils diametral gegenüberliegend in die Rastkurve jeweils eines
Rastkurvenringes 6, 7 ein. Dieses ist aus einer Ansicht von unten in Fig.
2 erkennbar. Bei einem Drehen des Drehstellers 1 ohne eine Betätigung
des Elektromagneten einer Aktiviereinrichtung 15, 16, 17 ist die Stellwelle
2 ohne eine durch die Rastkurvenringe 6, 7 bereitgestellte Haptik drehbar.
Durch das Eingreifen der unter Federvorspannung stehenden Rastbolzen
12, 12' in die Rastkurve eines jeden Rastkurvenringes 6, 7, werden diese
bei einer Drehbewegung der Stellwelle 2 mitbewegt. Bei einer Aktivierung
eines Elektromagneten einer Aktiviereinrichtung, beispielsweise des Elek
tromagneten 19 der Aktiviereinrichtung 15 wird der Spannring 18 ge
schlossen, so daß der von dem Spannring 18 eingeschlossene Rastkur
venring 6 gegenüber einer Drehbewegung der Stellwelle 2 festgelegt ist.
Bei einem Drehen der Stellwelle 2 werden nunmehr die beiden Rastbolzen
12, 12' in der Rastkurve des Rastkurvenringes 6 bewegt, so daß eine
haptische Drehbewegung entsprechend der in dem Rastkurvenring 6 ent
haltenen Rastkurve erfolgt.
Zur Realisierung eines haptischen Anschlages kann die Aktiviereinrich
tung 17 dergestalt angesteuert werden, daß durch Spannen des Spann
ringes dieser Aktiviereinrichtung 17 eine Drehbewegung der Stellwelle 2
verhindert ist.
Die Aktiviereinrichtungen 15, 16, 17 sind einzeln oder auch gruppenweise
zum Erzeugen unterschiedlicher Haptiken ansteuerbar.
Fig. 3 zeigt den Drehsteller 1 in einem Längsschnitt, wobei bei dieser
Ausgestaltung der Drehsteller 1 Teil eines nicht näher dargestellten Joy
sticks ist. Die Stellwelle 2 und entsprechend auch der Drehknopf 3 sind
zusammen mit der die Aktiviereinrichtungen 15, 16, 17 enthaltenen
Spannglocke 14 verschwenkbar gelagert; Fig. 3 zeigt den Drehsteller 1
in seiner aus der Nullstellung herausgeschwenkten Stellung.
Die mit einfachen Mitteln zu realisierenden haptischen Möglichkeiten bei
dem Drehsteller 1 erlauben, daß dieser ohne großen Aufwand Teil eines
Joysticks, wie in Fig. 3 gezeigt, sein kann, da nur eine einzige Baugrup
pe - die Spannglocke 14 - mit verschwenkt werden muß. Symbolisiert dar
gestellt ist in Fig. 3 ein Gestänge 20, über welches die Verschwenkbe
wegung der Stellwelle 2 geführt ist.
Der in Fig. 1 gezeigte Bremsflansch 8 besteht aus einem die Stellwelle 2
umgebenden Ringkörper 21, der über mehrere materialelastische Biege
speichen SB mit der Stellwelle 2 körperlich verbunden ist. Die Biegespei
chen SB gestatten eine drehende Relativbewegung des Ringkörpers 21
gegenüber der Stellwelle 2. Zur Stellwelle 2 offen sind in den Ringkörper
21 Taschen T eingebracht, in die jeweils ein drehfest mit der Stellwelle 2
verbundener Anschlagbalken A als Anschlagglied mit seinem freien Ende
eingreift. Die seitlichen Begrenzungen einer solchen Tasche T stellen je
weils rechte und linke Anschläge bezüglich eines Anschlagbalkens A dar.
Die beiden durch eine Tasche T gebildeten Anschläge stellen somit eine
Anschlaganordnung dar. Bei einer Aktivierung der Aktiviereinrichtung 17
ist eine Drehbewegung des Ringkörpers 21 blockiert. Die Stellwelle 2
kann daher nur noch im Bereich des Spiels, mit dem ein Anschlagbalken
A in eine Tasche T eingreift, bewegt werden. In Fig. 1 dargestellt befin
den sich die Anschlagbalken A etwa mittig innerhalb jeder Tasche. Bei
Wirksamwerden der Aktiviereinrichtung 17, wodurch ein Anschlag einer
Drehbewegung der Stellwelle bereitgestellt werden soll, liegen die An
schlagbalken A an jeweils einem durch jede Tasche T bereitgestellten An
schlag an, nämlich an demjenigen, der die aktuell durchgeführte Drehbe
wegung der Stellwelle 2 begrenzen soll. Bei aktivierter Aktiviereinrichtung
17 und somit blockierter Drehbewegung des Ringkörpers 21 kann dann
die Stellwelle 2 um das gesamte verbleibende Spiel in die dem Anschlag
entgegengesetzte Richtung zurückgedreht werden, obwohl die An
schlageinrichtung aktiviert ist und grundsätzlich eine Drehbewegung der
Stellwelle 2 gesperrt ist.
Nicht dargestellt in Fig. 1 ist eine Winkeldetektionseinrichtung, mit der
die Drehwinkelstellung der Stellwelle 2 erfaßbar ist. Eine solche Winkel
detektionseinrichtung kann beispielsweise magnetisch oder optoelektro
nisch realisiert sein. In jedem Fall sind die Winkeldetektionseinrichtung
bezüglich ihres Auflösungsvermögens und das zwischen den Anschlag
balken A und den Anschlägen einer Anschlaganordnung befindliche Spiel
so aufeinander abgestimmt, daß eine solche, zuvor genannte, einem An
schlag entgegengesetzte Drehbewegung der Stellwelle 2 durch die Win
keldetektionseinrichtung erfaßbar ist. Das Erfassen einer solchen Dreh
bewegung der Stellwelle 2 führt anschließend zu einer Deaktivierung der
Aktiviereinrichtung 17 und entsprechend der gesamten Anschlageinrich
tung, so daß die Stellwelle 2 bezüglich ihrer Drehbeweglichkeit wiederum
freigegeben ist.
Fig. 4 zeigt einen weiteren Drehsteller 22, der prinzipiell ähnlich aufge
baut ist wie der Drehsteller 1 der Fig. 1-3. Im Unterschied zur Ausge
staltung des Drehstellers 1 ist die Anschlageinrichtung 23 dieses Dreh
stellers 22 unterschiedlich ausgebildet. Die Anschlageinrichtung 23 um
faßt einen ersten, drehfest mit der Stellwelle 24 verbundenen Ringkörper
25. Dieser Ringkörper 25 trägt mehrere, radial nach außen hin offene Ta
schen T zur Aufnahme jeweils eines Anschlaggliedes G eines zweiten,
den inneren Ringkörper 25 konzentrisch umgebenden äußeren Ringkör
per 26. Die Anschlagglieder G sind als Zapfen ausgebildet und greifen in
jeweils eine Tasche T ein. Die Bemessung der Anschlagglieder G bezüglich
der lichten Weite einer Tasche T ist dergestalt vorgesehen, daß in
Drehrichtung jedes Anschlagglied G mit Spiel in einer Tasche T aufge
nommen ist. Zwischen den in Drehrichtung seitlichen Begrenzungen einer
Tasche T und einem Anschlagglied G sind jeweils Druckfedern angeord
net, um, insbesondere bei Nichtbetätigung der Stellwelle 24 eine zen
trierte Anordnung der Anschlagglieder G in den Taschen T zu erreichen.
Konzentrisch ist der Ringkörper 26 von einer Aktiviereinrichtung 27 umge
ben, die einen schellenartig angeordneten geöffneten Ring 28 und einen
Elektromagneten 29 umfaßt. Der äußere Ringkörper 26 zeigt eine Zah
nung; innenseitig an dem schellenartigen Ring 28 ist eine komplementäre
Zahnung angeordnet. Fig. 4 zeigt die Aktiviereinrichtung in ihrem abge
schalteten Zustand, so daß die Stellwelle 24 frei drehbar ist.
Zur Realisierung eines Anschlages wird der Elektromagnet 29 angesteu
ert, so daß sich der schellenartige Ring 28 schließt und die Verzahnung
des Ringes 28 mit derjenigen des äußeren Ringkörpers 26 in Eingriff ge
stellt wird. Da die Aktiviereinrichtung 27 ortsfest bezüglich einer Drehbe
wegung der Stellwelle 24 und insbesondere auch des Ringkörpers 26 an
geordnet ist, ist in dieser, in Fig. 5 gezeigten Stellung, eine Drehbewe
gung der Stellwelle 24 behindert. Ausgeübt worden ist mit der Stellwelle
24 zuvor eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn, wie dies durch die an den
linken Anschlägen der Taschen T anliegenden Anschlaggliedern G er
kennbar ist. Die auf dieser Seite angeordnete Feder ist auf Block gegan
gen. Das verbleibende Spiel, mit dem jedes Anschlagglied G in einer Ta
sche T angeordnet ist, befindet sich in der in Fig. 5 gezeigten Stellung
der Stellwelle 24 vollständig in der von dem wirksamen Anschlag einer
Tasche T weg gerichteten Drehrichtung. In dieser Richtung bleibt die
Stellwelle 24 bis zu dem weiteren Anschlag jeder Tasche T bewegbar.
Das Erfassen einer Drehbewegung innerhalb dieses Spiels mit einer auch
bezüglich dieses Ausführungsbeispieles nicht dargestellten Winkeldetekti
onseinrichtung führt wie auch bei dem Drehsteller 1 der Fig. 1-3 zu
einer Entriegelung und einem Abschalten der Aktiviereinrichtung 27, so
daß anschließend die Stellwelle 24 wiederum frei bewegbar ist.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Anschlageinrichtungen sind
so aufgebaut, daß letztendlich die Anschlagglieder ständig in die An
schlaganordnung eingreifen. Bei einer freien Drehbarkeit der jeweiligen
Stellwelle dreht sich somit die Anschlaganordnung mit. Beim Aktivieren
der Anschlageinrichtung zum Begrenzen der Drehbewegung der Stell
welle wird eines der beiden Elemente - Anschlagglied oder An
schlaganordnung - ortsfest festgelegt, um eine weitere Drehbewegung der
Stellwelle zu behindern. Aktiviert werden kann die Anschlageinrichtung in
Abhängigkeit von dem jeweilig aktuellen Zustand der Stellung der Stell
welle, die über die Winkeldetektionseinrichtung durch einen Controller
überwacht wird. Auf diese Weise können mehrere Menüpunkte nach Art
einer Liste mit der Stellwelle durchfahren werden und ein Anschlag wird
am Ende der Liste gesetzt. Gleichfalls ist es möglich, bei einer Änderung
der Listenlänge, softwareseitig die Positionen des Setzens der Anschläge
bzw. des Aktivierens der Anschlageinrichtungen zu ändern.
Anstelle der in den Figuren gezeigten Elektromagneten als Aktivierein
richtungen können insbesondere für die für die Haptik verantwortlichen
Aktiviereinrichtung auch beheizbare Memory-Metalle eingesetzt werden.
Vorteilhaft bei einem Einsatz derartiger Aktiviereinrichtungen ist, daß die
se geräuschlos arbeiten.
1
Drehsteller
2
Stellwelle
3
Drehknopf, Handhabe
4
Blende
5
Haptikerzeugungseinrichtung
6
Rastkurvenring
7
Rastkurvenring
8
Bremsflansch
9
Rasthülsenbaugruppe
10
Rasthülsenbaugruppe
11
Druckfeder
12
,
12
' Rastbolzen
13
Aufnahme
14
Spannglocke
15
Aktiviereinrichtung
16
Aktiviereinrichtung
17
Aktiviereinrichtung
18
Spannring
19
Elektromagnet
20
Gestänge
21
Ringkörper
22
Drehsteller
23
Anschlageinrichtung
24
Stellwelle
25
Ringkörper
26
Ringkörper
27
Aktiviereinrichtung
28
schellenartiger Ring
29
Elektromagnet
A Anschlagbalken
G Anschlagglied
SB
A Anschlagbalken
G Anschlagglied
SB
Biegespeiche
T Tasche
T Tasche
Claims (16)
1. Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle und mit einer
aktivierbaren mechanischen Anschlageinrichtung zum Erzeugen
eines Anschlages zur Begrenzung der Drehbewegung der Stell
welle in der einen oder der anderen Drehrichtung sowie mit einer
Winkeldetektionseinrichtung zur Detektion einer Drehbewegung der
Stellwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung
zwei einzelne und unabhängig voneinander ansteuerbare, mecha
nisch auf die Stellwelle wirkende Anschlagvorrichtungen umfaßt,
von denen eine zum Bereitstellen eines Anschlages zum Begren
zen einer Drehbewegung der Stellwelle nach rechts und eine weiter
Anschlagvorrichtung zum Begrenzen einer Drehbewegung der
Stellwelle nach links vorgesehen sind.
2. Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle (2, 24) und mit
einer aktivierbaren mechanischen Anschlageinrichtung (23) zum
Erzeugen eines Anschlages zur Begrenzung der Drehbewegung
der Stellwelle (2, 24) in der einen oder der anderen Drehrichtung
sowie mit einer Winkeldetektionseinrichtung zur Detektion einer
Drehbewegung der Stellwelle (2, 24), dadurch gekennzeichnet,
daß zum Begrenzen der Drehbewegung der Stellwelle (2, 24) in ei
ner Drehrichtung die aktivierte Anschlageinrichtung (23) dergestalt
auf die Stellwelle (2, 24) einwirkend ausgebildet ist, daß die Stell
welle (2, 24) in ihrer durch die Anschlageinrichtung (23) zu blockie
renden Drehrichtung an einer weiteren Drehbewegung durch einen
Anschlag einer mechanisch auf die Stellwelle wirkenden An
schlaganordnung behindert und in der Drehbewegung der Stell
welle (2, 24) in der dem Anschlag entgegengesetzt wirkenden
Drehrichtung mit Spiel in der Anschlaganordnung gehalten ist, wo
bei das durch die Anschlaganordung bereitgestellte Spiel so be
messen ist, daß eine Bewegung der Stellwelle (2, 24) in der dem
gesetzten Anschlag entgegengesetzt wirkenden Drehrichtung von
der Winkeldetektioneinrichtung erfaßbar ist.
3. Drehsteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anschlageinrichtung (23) einen die Stellwelle (2, 24) kon
zentrisch umgebenden und an die Drehbewegung der Stellwelle (2,
24) gekoppelten Ringkörper (21, 26) sowie eine gegenüber einer
Drehbewegung des Ringkörpers (21, 26) ortsfest angeordnete Akti
viereinrichtung (17, 27) zum Blockieren der Drehbewegung des
Ringkörpers (21, 26) umfaßt.
4. Drehsteller nach Anspruch 3 in seinem Rückbezug auf Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlaganordnung zumindest
ein der Stellwelle (2, 24) oder dem Ringkörper (26) zugeordnetes
Anschlagglied (A, G) sowie zumindest eine dem jeweils anderen
Element - Ringkörper (21, 26) bzw. Stellwelle (24) - zugeordnete
und in radialer Richtung zum anderen Element (2, 24 bzw. 26) hin
offene Tasche (T) gebildet ist, deren in Drehrichtung rechte und lin
ke Begrenzung die Anschläge bilden, in welche durch die Taschen
(T) gebildete Anschlaganordnungen jeweils ein Anschlagglied (A,
G) eingreift.
5. Drehsteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anschlagglied ein Balken oder eine Nase ist.
6. Drehsteller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlagglied (G) im wesentlichen zentriert in der An
schlaganordnung durch sich an den Anschlägen abstützende Fe
derelemente zumindest bei einer Nichtbetätigung der Handhabe
gehalten ist.
7. Drehsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Drehsteller (1) eine Einrichtung (5) zum Erzeu
gen einer Haptik beim Drehen der Handhabe (3) aufweist, wobei
diese Einrichtung (5) nach Art einer mechanischen Rastung ausge
bildet ist und eine Rastkurve und zumindest ein in die Rastkurve
eingreifendes Rastelement (12, 12') umfaßt und der Haptikerzeu
gungseinrichtung (5) eine Aktiviereinrichtung (15, 16) zugeordnet
ist, die dergestalt auf die Rastkurve oder das zumindest eine Ra
stelement (12, 12') wirkend ausgelegt ist, daß durch Ansteuern der
Aktiviereinrichtung (15, 16) ein Zusammenwirken zwischen dem
zumindest einen Rastelement (12, 12') und der Rastkurve zum Er
zeugen der durch die Rastkurve geprägten Haptik bei einer Dreh
bewegung der Stellwelle (2) zu- bzw. abschaltbar ist.
8. Drehsteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aktiviereinrichtung (15, 16) bei ihrer Aktivierung auf einen die Rast
kurve tragenden, die Stellwelle (2) konzentrisch umgebenden Ring
körper (6, 7) wirkt, in dessen Rastkurve das zumindest eine unter
einer Federvorspannung stehende und mit der Stellwelle (2) ver
bundene Rastelement (12, 12') eingreift, indem der die Rastkurve
tragende Ringkörper (6, 7) durch die Aktiviereinrichtung (15, 16)
gegenüber einer Drehbewegung der Stellwelle (2) festgelegt ist.
9. Drehsteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen der Aktiviereinrichtung (15, 16) und dem die Rastkurve tra
genden Ringkörper (6, 7) eine reibschlüssige Verbindung bei einer
Aktivierung der Aktiviereinrichtung (15, 16) hergestellt ist.
10. Drehsteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen der Aktiviereinrichtung und dem die Rastkurve tragenden
Ringkörper eine formschlüssige Verbindung bei einer Aktivierung
der Aktiviereinrichtung hergestellt ist.
11. Drehsteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als
Aktiviereinrichtung (15, 16) ein den die Rastkurve tragenden Ring
körper (6, 7) konzentrisch umgebender elektromagnetisch betätig
barer Spannring (18) eingesetzt ist, in dem bei aktivierter Akti
viereinrichtung (15, 16) der Ringkörper (6, 7) drehfest gehalten ist.
12. Drehsteller nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Haptikerzeugungseinrichtung zumindest eine
weitere Rastkurve sowie zumindest ein weiteres, in die Rastkurve
eingreifendes Rastelement umfaßt, auf welche Elemente - Rastkur
ve bzw. Rastelement - zu ihrem Zusammenwirken zum Erzeugen
einer Haptik eine weitere Aktiviereinrichtung wirkt.
13. Drehsteller nach Anspruch 12 in seinem Rückbezug auf Anspruch
8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rastkurven tragenden
Ringkörper (6, 7) benachbart in unterschiedlichen Ebenen bezüg
lich der Längserstreckung der Stellwelle (2) angeordnet sind.
14. Drehsteller nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine auf die Stellwelle (2) einwirkende und eine
Drehbewegung beeinflussende Akltiviereinrichtung (17) vorgese
hen ist.
15. Drehsteller nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als
auf die Stellwelle (2) einwirkende Aktiviereinrichtung (17) ein elek
tromagnetisch betätigbarer Spannring eingesetzt ist, der konzen
trisch einen mit der Stellwelle (2) verbundenen Bremsflansch (8)
umgibt.
16. Drehsteller nach einem der Ansprüche 12-15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die eingesetzten Aktiviereinrichtungen (15, 16, 17) in
einer Baugruppe (14) zusammengefaßt sind.
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